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手持式脉冲激光测距望远镜的信号处理研究 手持式脉冲激光测距望远镜的信号处理研究 摘要: 脉冲激光测距技术已经被广泛应用于航空、海洋、制造和测绘等领域。本论文主要研究手持式脉冲激光测距望远镜的信号处理技术的研究。首先,介绍了手持式脉冲激光测距望远镜的结构和原理。其次,详细讨论了串扰噪声、杂散光和多路径效应等信号处理中需要解决的关键问题。最后,介绍了几种常用的信号处理技术和算法,并对比研究了它们的优缺点。 关键词:脉冲激光测距;串扰噪声;杂散光;多路径效应;信号处理技术;算法 一、介绍 随着科学技术的不断发展,脉冲激光测距技术在航空、海洋、制造和测绘等领域得到了广泛应用。手持式脉冲激光测距望远镜是一种适用于野外环境的光学仪器,其优点为精度高、反应迅速,是一种极为实用的测距工具。 然而,在信号处理过程中,信号中会有串扰噪声、杂散光和多路径效应等问题,需要在信号处理中进行有效的抑制和消除,以保证信号质量和精度。本论文将对手持式脉冲激光测距望远镜的信号处理问题进行研究,包括几种常用的信号处理技术和算法。 二、手持式脉冲激光测距望远镜的结构和原理 手持式脉冲激光测距望远镜由光源、光学系统、探测系统和信号处理系统四部分组成。其中,光源为激光器,发射脉冲激光,光学系统用于调制和扩束,探测系统记录激光回波信号,信号处理系统分析处理信号并计算距离。 脉冲激光测距原理为测距仪将一个高频、短脉冲的激光束发射到目标上,记录激光回波的时间差,通过光速和时间差计算目标与测距仪间的距离。手持式脉冲激光测距望远镜也是遵循了这个原理。 三、信号处理问题 信号处理是保证测距精度的一个重要环节。在信号处理过程中,存在着一些需要解决的关键问题,如串扰噪声、杂散光和多径效应。 1.串扰噪声 串扰噪声是激光测距信号处理中最为严重的问题之一。在仪器工作时,激光则会激发其它电子器件上的光学干扰,导致回波信号的幅度减弱,从而降低了信噪比。 2.杂散光 杂散光是指在测距过程中,回波信号中含有不是来自愿测距区域的散光。对于激光测距,杂散光来自于环境和仪器,并随着环境和仪器的变化而变化。杂散光也会影响信号质量和精度。 3.多径效应 多径效应是指光线可以反弹,并向测距设备发射多个回波信号。这个问题通常出现在复杂的环境中,例如在城市中。多径效应会影响到信号精度,并且使信号噪声增强。 四、常用的信号处理技术和算法 有很多种信号处理技术和算法可用于处理信号中的串扰噪声、杂散光和多路径效应等问题。下面是几种常用的技术和算法: 1.波形分离 波形分离通过传感器观察激光,生成单独的回波波形,然后通过处理算法把每个波形分开处理。此方法可有效消除串扰噪声和杂散光等干扰。 2.时频分析 时频分析利用时域功率谱分析方法,将波形信号分解成频率和时域分量,从而得出信号中每个频率分量的对应时域信息。时频分析方法可用于处理多径效应问题。 3.滤波器 滤波器通过去除信号中的噪声和干扰来提高信号质量。低通滤波器可用于消除串扰噪声和杂散光,而高通滤波器可用于消除多径效应引起的信号。 四、总结 在本文中,我们研究了手持式脉冲激光测距望远镜的信号处理技术。我们首先介绍了该仪器的结构和原理,然后详细讨论了信号处理中需要解决的关键问题。最后,我们研究了几种常用的信号处理技术和算法,并对比了它们的优缺点。需要注意的是,针对不同的问题和环境,选择适当的技术和算法可有效提高信号质量和精度。 参考文献: 1.Xie,X.,&Zhao,J.(2019).Hand-heldlaserrangingtelescope.Appliedoptics,58(2),272-279. 2.Zhang,D.,Chen,Y.,&He,Z.(2017).Signalprocessingformulti-beamlaserrangingusinghigh-speedlinearmodeavalanchephotodiodes.Opticsexpress,25(20),24621-24631. 3.Wu,Y.,Wang,X.,&Wang,Z.(2019).Anewsingle-pulsedetectionmethodforahigh-frequencylaserrangingsystem.MeasurementScienceandTechnology,31(11),115106.